第五讲工程机械仿真应用

1、第五讲第五讲 ADAMS软件在工程机械系统仿真中的应用一、一、ADAMS应用总述应用总述二、综合实例二、综合实例点在参考坐标系中位置表示及点在参考坐标系中位置表示及位移、速度、加速位移、速度、加速度表示度表示0rrAs0rrA s 0rrA s 刚体运动方程刚体运动方程.TTrmrFJJn0* *利用利用Adams软件建模工具软件建模工具直接建立样机模型直接建立样机模型* *利用其它软件建立模型利用其它软件建立模型后输入后输入Adams软件软件利用利用adams仿真软件对机械系统进行仿真过程：仿真软件对机械系统进行仿真过程：建模建模系统几何建模系统几何建模施加约束和运动施加约束和运动施加载荷施

2、加载荷测量调试测量调试仿真与仿真再现仿真与仿真再现仿真后处理仿真后处理点线绘制点线绘制实体绘实体绘制制布尔操作布尔操作特征修饰特征修饰参数设置参数设置Adams建建模模工工具具约束工具约束工具虚约束工具虚约束工具运动工具运动工具约束工具约束工具状态参数状态参数设置设置约束与运动工具集约束与运动工具集力、力矩工具力、力矩工具柔性力柔性力状态参数状态参数设置设置载荷工具集载荷工具集仿真工具集仿真工具集总工具集总工具集后处理程序窗口后处理程序窗口菜单栏菜单栏工具条工具条对象对象结构结构关系关系栏栏状态状态栏栏控制面控制面板区板区特性特性编辑编辑区区后处理的绘图后处理的绘图区区页面操页面操作区作区利用

3、输入文件的形式建立模型利用输入文件的形式建立模型步骤：步骤：1）在）在solid-edge、solid-working、p-re、UG等三维造型软件中，绘制三维装配图形；等三维造型软件中，绘制三维装配图形；注意：机器包含许多零部件，为简化仿真模型，注意：机器包含许多零部件，为简化仿真模型，可以在建立三维图形时，将链接螺栓等非传动可以在建立三维图形时，将链接螺栓等非传动件忽略，将其质量添加到相连的传动件上，件忽略，将其质量添加到相连的传动件上，切切记记：在：在CAD软件中绘制完三维装配图后，将文软件中绘制完三维装配图后，将文件保存为件保存为.igs、或、或.x_t为后缀的格式退出。为后缀的格式退

4、出。2）将三维）将三维CAD图形文件调入图形文件调入ADAMS软件软件打开ADAMS软件，进入ADAMS界面，进行以下操作： 在在File菜单，选择菜单，选择Import命令，命令，显示文件输入对话框。显示文件输入对话框。 输入文件编输入文件编辑对话框辑对话框文文件件格格式式要输入的文件要输入的文件输入后输入后adams文件名文件名 在在File Type栏，选择输入的栏，选择输入的CAD文件文件格式，后缀为格式，后缀为.x_t格式，显示输入的格式，显示输入的CAD文件对话框；文件对话框； 在在File To Read右边的空框内输入文右边的空框内输入文件名，方法为：鼠标放在空框内，点击件名，

5、方法为：鼠标放在空框内，点击右键，选择右键，选择browse，打开文件浏览对话，打开文件浏览对话框，找到已保存的后缀为框，找到已保存的后缀为.x_t的文件，双的文件，双击即可。击即可。 在在model Name 栏，输入栏，输入ADAMS数据库名数据库名 选择选择OK按钮，即可将按钮，即可将CAD文件调入文件调入ADAMS软件中。软件中。 3) 点击放大缩小图标，将鼠标放在绘图视点击放大缩小图标，将鼠标放在绘图视窗内，按下左键，移动鼠标，显示调入的窗内，按下左键，移动鼠标，显示调入的图形图形 4) 修改各零部件的物理特性：视图在由修改各零部件的物理特性：视图在由CAD软软件调入件调入ADAMS

6、软件后，其各部件的物理特性软件后，其各部件的物理特性丢失，只保留了几何特性，所以，为进行系统丢失，只保留了几何特性，所以，为进行系统仿真，需要对每一个零部件添加材料特性，方仿真，需要对每一个零部件添加材料特性，方法如下：法如下：将鼠标放在要修改的零部件上，点击将鼠标放在要修改的零部件上，点击右键，依次选择：浮动菜单的第一项右键，依次选择：浮动菜单的第一项partmodify，打开修改对话框；，打开修改对话框；特性参数特性参数修改对话修改对话框框在在category栏选择栏选择mass properties；在在define mass by栏选择栏选择geometry and material

7、type；在；在material type 栏，输入零件的材料栏，输入零件的材料点击修改对话框下角的点击修改对话框下角的show calculated inertia，计算零件的，计算零件的质量和转动惯量等参数；质量和转动惯量等参数； Ok退出，即完成零件的物性修改，退出，即完成零件的物性修改，其它零件类推。其它零件类推。5）模型建立导入完毕。）模型建立导入完毕。实例一、汽车坐垫的振动与理论计算与仿真分析实例一、汽车坐垫的振动与理论计算与仿真分析样机简易模型样机简易模型座椅座椅汽车底盘汽车底盘座椅底盘间座椅底盘间的弹簧的弹簧 设该汽车在崎岖不平的道路上行进，底盘有设该汽车在崎岖不平的道路上行进

8、，底盘有一上下以一上下以Vy=100cos（t）运动。试分析座位在）运动。试分析座位在有无弹簧时的上下颠覆情况。有无弹簧时的上下颠覆情况。分析结果：分析结果：有弹簧有弹簧无弹簧时无弹簧时分析模型分析模型座位上下运动曲线座位上下运动曲线理论计算简介理论计算简介对于座位体，质量为对于座位体，质量为M，整体力平衡式可写为：，整体力平衡式可写为：0FMGKXXCXM 解上述方程即可得到座位的运动，并加以绘解上述方程即可得到座位的运动，并加以绘制曲线。制曲线。ADAMS软件分析过程简介软件分析过程简介建立模型样机建立模型样机 第一步：可简化建立样机，座位为一长第一步：可简化建立样机，座位为一长方体，底盘

9、也简化为一长方体。方体，底盘也简化为一长方体。注意：简化注意：简化时要保证质心位置不变、质量不变。时要保证质心位置不变、质量不变。 第二步：施加约束和载荷。座位与底盘都第二步：施加约束和载荷。座位与底盘都进行上下移动，所以施加移动副，座位与底盘进行上下移动，所以施加移动副，座位与底盘之间，在有弹簧时，施加弹簧载荷；无弹簧时，之间，在有弹簧时，施加弹簧载荷；无弹簧时，采用直接接触，施加接触载荷。采用直接接触，施加接触载荷。注意弹簧和接注意弹簧和接触的刚度系数与阻尼系数的确定。触的刚度系数与阻尼系数的确定。 第三步：检验样机模型。利用检验样机工第三步：检验样机模型。利用检验样机工具，显示样机内所有

10、信息，观察零件、约束、具，显示样机内所有信息，观察零件、约束、载荷及运动参数的正确与否。载荷及运动参数的正确与否。 第四步：测量与仿真。对作为上下运动第四步：测量与仿真。对作为上下运动进行测量，即测量座位运动的进行测量，即测量座位运动的Y向分量。然向分量。然后，利用仿真工具对样机仿真，得到座位后，利用仿真工具对样机仿真，得到座位Y向运动曲线。向运动曲线。结论：有弹簧时作为随底盘运动平稳，结论：有弹簧时作为随底盘运动平稳，去掉弹簧，座位颠覆很大。去掉弹簧，座位颠覆很大。实例二、利用实例二、利用DAMS直接建模对起重机械直接建模对起重机械 的仿真与分析的仿真与分析分析过程简介分析过程简介1、启动、

11、启动ADAMS ，对建模进行设置，以方便模，对建模进行设置，以方便模型建立：主要包括：栅格间距和范围、图标、坐型建立：主要包括：栅格间距和范围、图标、坐标窗口处于打开状态、重力加速度设置、单位设标窗口处于打开状态、重力加速度设置、单位设置等。置等。2、绘制样机内各部件。注意各部件的位置、方、绘制样机内各部件。注意各部件的位置、方向和大小。向和大小。小窍门：为快速建模，可先不管零件小窍门：为快速建模，可先不管零件的大小、方向、位置，大体输入，然后利用修改的大小、方向、位置，大体输入，然后利用修改完成，速度更快。完成，速度更快。底座底座支座支座调整位调整位置后的置后的三维显三维显示示增加悬增加悬臂

12、后臂后增加增加动臂动臂动臂动臂调整调整位置位置后后绘制绘制铲斗铲斗铲斗铲斗原始原始长方长方体完体完成后，成后，起重起重机三机三维效维效果图果图利用利用倒角倒角改变改变铲斗铲斗形状形状3、根据各部件的连接运动关系，施加约束、根据各部件的连接运动关系，施加约束和运动和运动起重机仿真效果示意图起重机仿真效果示意图4、仿、仿真与真与测量测量或后或后处理处理分析分析实例三、利用实例三、利用ADAMS与其它与其它CAD软件的转软件的转换对装载机工作装置仿真与分析换对装载机工作装置仿真与分析分析过程简介分析过程简介第一步：在其它第一步：在其它CAD软件（如：软件（如：pr_e、solid-edge、soli

13、d-working 、UG等）中，建立装载等）中，建立装载机工装装置三维模型，并机工装装置三维模型，并另存为另存为.x_t格式格式，退出，退出CAD软件。软件。注意：保存文件夹不能有汉字存在。注意：保存文件夹不能有汉字存在。第二步：启动第二步：启动ADAMS软件，进入工作绘图区，软件，进入工作绘图区，进行以下操作：点击下拉菜单进行以下操作：点击下拉菜单file下的下的import按按钮，打开文件输入对话框。钮，打开文件输入对话框。CAD文件输入对话框文件输入对话框输入文输入文件格式件格式输入输入文件文件地址地址和文和文件名件名ADAMS文文件类件类型型输入输入后文后文件名件名第三步：点击放大缩

14、小图标，将鼠标放在绘图视第三步：点击放大缩小图标，将鼠标放在绘图视窗内，按下左键，移动鼠标，显示调入的图形。窗内，按下左键，移动鼠标，显示调入的图形。 第四步：修改个零部件的物理特性。视图在由第四步：修改个零部件的物理特性。视图在由CAD软件调入软件调入ADAMS软件后，其各部件的物理软件后，其各部件的物理特性丢失，只保留了几何特性，所以，为进行特性丢失，只保留了几何特性，所以，为进行系统仿真，需要对每一个零部件添加材料特性，系统仿真，需要对每一个零部件添加材料特性，步骤如下：步骤如下： 将鼠标放在要修改的零部件上，点击右键，将鼠标放在要修改的零部件上，点击右键，依次选择：浮动菜单的第一项依次

15、选择：浮动菜单的第一项partmodify，打开修改对话框；打开修改对话框；此处选择此处选择质量特征质量特征此处选此处选择几何择几何和材料和材料类型类型此处输此处输入材料入材料第五步：修改各零部件的颜色等特征。第五步：修改各零部件的颜色等特征。 方法是将鼠标放在要修改的零件上，点击右键，方法是将鼠标放在要修改的零件上，点击右键，打开浮动菜单，单击下一级菜单中的打开浮动菜单，单击下一级菜单中的appearance显示，打开修改对话框。显示，打开修改对话框。依次方法，修改装载机工作装置中各零部件依次方法，修改装载机工作装置中各零部件此处修改零此处修改零件颜色信息件颜色信息第六步：仿真检验修改后的样

16、机，在确定无误后，第六步：仿真检验修改后的样机，在确定无误后，开始施加连接约束。注意：因为装载机工作装置开始施加连接约束。注意：因为装载机工作装置为对称结构，为保证正常运动，类似连接回转方为对称结构，为保证正常运动，类似连接回转方向应同轴。如两个动臂如铲斗连接的回转副应同向应同轴。如两个动臂如铲斗连接的回转副应同轴。轴。 小窍门：因为结构复杂，施加约束时很难做到同小窍门：因为结构复杂，施加约束时很难做到同轴，可采用两种方法：一是先大体平行施加，然轴，可采用两种方法：一是先大体平行施加，然后利用修改角度实现平行；二是将同一功能的两后利用修改角度实现平行；二是将同一功能的两动臂连接在一起，作为一个

17、整体与铲斗施加一个动臂连接在一起，作为一个整体与铲斗施加一个连接。连接。修改零件位置、方向参数工具修改零件位置、方向参数工具修修改改位位置置修修改改方方向向得到原得到原始位置始位置方向方向得到修得到修改后位改后位置方向置方向输入新位置方向参数输入新位置方向参数第七步：第七步： 施加运动和载荷施加运动和载荷 装载机工作装置运动复杂，实现装载一个循装载机工作装置运动复杂，实现装载一个循环，起重、转斗液压缸进行一往复运动；载荷环，起重、转斗液压缸进行一往复运动；载荷在铲斗铲起到物体倒下存在载荷，返回时载荷在铲斗铲起到物体倒下存在载荷，返回时载荷只有铲斗的重力，因此载荷也比较复杂。所以只有铲斗的重力，因此载荷也比较复杂。所以施加液压缸运动和载荷采用编辑自定义输入，施加液压缸运动和载荷采